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2017年12月11日 星期一

丁酉(鸡)年十月廿四

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月岩和月壤 - 正文 [回目录]

  从月球采回的岩石和表土样品大致分为3类:①结晶质火成岩,细粒多孔状(颗粒直径<1毫米)至中粒等粒状(颗粒直径>1毫米)岩石,主要由岩浆结晶形成,少数是晶质化的冲击熔岩(见陨石坑)。②角砾岩,显微角砾状岩石。碎屑直径约0.1~1.0厘米。由火成岩碎屑、矿物碎屑、玻璃质和月壤机械混合又经压实形成。③月壤,粒径小于1毫米的松散的颗粒物质。由火成岩的结晶颗粒、细粒岩石碎屑、玻璃碎片(包括玻璃球粒)、少量陨石物质及粉尘混合而成。
  月岩类型 根据化学成分和矿物组成,月球结晶质火成岩可划分为:①月海玄武岩,充填于月海盆地中。岩石含FeO高,含Al2O3低。主要矿物成分为单斜辉石,其次为橄榄石,含斜长石较少。②非月海火成岩,分布于月陆高地上。包括斜长石、长石质玄武岩、粗粒辉长岩、斜长辉长岩及橄长岩等,其中斜长岩占绝大多数。主要矿物成分为富钙斜长石,其次是单斜辉石,少量斜方辉石。③富克里普岩(KREEP),因岩石中富含钾(K)、稀土元素(REE)、磷(P)而得名。主要矿物成分中斜长石和斜方辉石的含量大致相等,只含少量钾长石。此类岩石常呈碎块分布在月陆高地的角砾岩和月壤中。有人也把非月海玄武岩质岩石(包括苏长岩、斜长辉长岩及榄长岩)分为富克里普和贫克里普两类。④极少量的花岗质岩石和纯橄榄岩,这些岩石来自高地。
  月岩的矿物成分 月岩中发现并经准确鉴定的矿物有60种,比地球上发现的矿物种类(约2200种)少得多。与地球矿物比较,月球矿物在类型上有以下特点:①造岩矿物种类少,缺少含水矿物如蛇纹石类、粘土类矿物。个别矿物中的氢是太阳风的贡献。②缺少高温高压下形成的矿物,如金刚石、红宝石、蓝宝石等矿物。所含矿物为相对低温低压下的产物。③缺少自然金、银等贵金属矿物。④含一些陨石中的矿物,如金属铁镍、陨硫铁等。⑤有几种在地球上未发现的矿物,如静海石、铁三斜辉石和低铁假板钛矿。
  月岩化学 不同类型月岩的化学组成不同。斜长岩与辉长岩富含Al2O3和CaO,FeO含量较低。富克里普岩富含K2O、稀土元素和P2O5。月海玄武岩一般富含TiO2、FeO和MgO。
  不同区域的月岩样品,化学成分有较大差异。A-11(表示“阿波罗”11号探测)和A-17的结晶岩石中含TiO2较高。A-14岩石中FeO和TiO2含量较低,SiO2、Al2O3、K2O含量较高。A-15岩石中 FeO/MgO 比值高,TiO2含量低。A-16和A-17的角砾岩中CaO和Al2O3高,TiO2低。
  与地球同类岩石比较,月岩中SiO2含量低;FeO含量较高,几乎没有Fe2O3;K2O和Na2O较少,但K2O/Na2O比值较高;不含水;具有较低的K/U比,较高的Cr/U比。
  月海玄武岩含FeO大于15%,比地球拉斑玄武岩高1倍。Mg/(Mg+Fe)比值(约0.6)比地球玄武岩(约0.7~0.72)低,比钙长辉长无球粒陨石(约0.5)高。TiO2含量变化大,有的高达13%,比地球玄武岩高6倍,低的只有1.5%。与碳质球粒陨石比较,微量元素丰度变化范围可达6个数量级。亲铁元素 Au、Pt、Ir、Os、Re、Ni、Co、Ge和高挥发性元素K、Na、Rb强烈缺少,难熔元素Al、Ca、Ti、稀土元素、Th、U富集。Eu(铕)为负异常。
  非月海岩石与碳质球粒陨石比较,Mn、Mg、Fe、Cr、Co、Ni、V、Na、Ga、Cu含量低,而 Ba、稀土元素、Th、U、Zr、Tl、Sr、Ca、Al、Sc等相对富集。斜长岩含Al2O3可高达35%,CaO高达20%,含FeO比月海玄武岩低得多,含K、Na少,Eu为正异常。富克里普岩中K、P、Ba、稀土元素、U、Th比斜长岩高50~100倍,Eu为负异常。
  月壤 月壤广泛覆盖在月陆和月海表面,厚度从几厘米至一、二十米。除火山喷发造成岩石碎块和火山灰的沉降外,月表剧烈的温度变化(±150℃)、陨石和宇宙尘的撞击是形成月壤的主要原因。所以月壤中除含有月岩中所有的矿物成分外,还增加了陨石冲击物质和冲击熔融形成的玻璃颗粒。
  不同采样区月壤的成分,主要取决于基质的岩石类型和化学成分。月壤中所含各类岩石的碎片、显微角砾、单矿物颗粒、金属、玻璃的比例不同,使月壤的矿物和化学成分在一定范围内变化。例如:A-11和A-12月壤在主要成分上是相似的,都以月海玄武岩质角砾岩碎片为主,含少量的斜长辉长岩、斜长岩碎片和冲击熔融玻璃。但A-12月壤中月海玄武岩碎片含量在26~67%之间,富克里普岩碎片在28~68%之间,斜长岩碎片在4~9%之间,二氧化硅质碎片含量在1~3%之间,陨石物质含量在0~1.5%之间。A-12比A-11月壤平均含TiO2低,含SiO2、K2O、P2O5较高。
  月岩和月壤的年龄 最古老的月岩是稀少的橄榄岩和橄长岩,年龄为46亿年,代表月球初始熔融后首先凝固的岩石年龄。月球高地斜长岩年龄为41~44亿年,代表斜长岩月壳的形成年龄,随后形成的花岗质火成角砾岩的年龄为40~41亿年。玄武岩是最年轻的月岩,弗拉毛罗高地玄武岩的年龄为38.7~39.6亿年,月海玄武岩年龄为32~38亿年,它们是月球不同时期岩浆作用的产物:①静海玄武岩35~39亿年(低钾玄武岩37.4~39.3亿年,高钾玄武岩大于32.3~35.3亿年)。②澄海金牛-利特罗峡谷玄武岩碎片与玻璃样品37.1~37.9亿年,与静海玄武岩相当。③雨海玄武岩33~34.5亿年。④丰富海玄武岩34.2~34.5亿年,与雨海玄武岩相当。⑤风暴洋玄武岩32~33亿年。
  月壤年龄为43~46亿年,月壤是月壳岩石破坏的产物,月壤年龄近似反映月壳的形成年龄。
  参考书目
 中国科学院贵阳地球化学研究所编:《月质学进展》,科学出版社,北京,1977。
 N.M.Short,Planetary Geology, Prentice-Hall,London,1975.

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更新时间 : 2009-01-23

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